青春期过量蔗糖摄入对小鼠单胺能系统的神经化学影响及其与糖精的差异效应

本研究针对发育关键期过量摄入蔗糖(SUC)与糖精(SAC)对神经系统的潜在影响，通过行为学测试和高效液相色谱技术，首次揭示SUC通过改变中脑边缘多巴胺(DA)和5-羟色胺(5-HT)代谢，导致运动活性增强和安非他命(AMP)反应减弱，而SAC仅影响前额叶皮层(PFC)。该发现为理解不同甜味剂的神经发育毒性差异提供了重要依据。

　　

在当代高糖饮食盛行的背景下，青少年过量摄入添加糖引发的健康问题日益凸显。动物研究表明，从断奶后到成年早期是神经成熟的关键窗口期，这一时期多巴胺(DA)和5-羟色胺(5-HT)系统经历显著重塑。虽然已知过量蔗糖(SUC)摄入与代谢紊乱和神经精神疾病相关，但其对神经发育的具体影响仍不明确，特别是与无热量甜味剂如糖精(SAC)的差异效应。更令人担忧的是，全球青少年含糖饮料消费量持续攀升，但针对发育期甜味剂暴露的神经生物学研究却严重滞后。

为解决这一科学难题，大邱天主教大学的研究团队在《Neuroscience Letters》发表了一项开创性研究。该团队采用ICR品系雄性小鼠，从出生后第21天(PND21)至56天持续给予20% SUC或0.2% SAC，通过旷场实验评估安非他命(AMP)反应，并运用高效液相色谱(HPLC)定量分析多个脑区的单胺类神经递质水平。

关键技术包括：1) 建立发育期甜味剂慢性暴露动物模型；2) 采用时间分辨率行为分析系统量化运动模式；3) HPLC检测前额叶皮层(PFC)、背侧纹状体(dSTR)、海马(HPC)等脑区的DA、5-HT及其代谢物浓度；4) 通过代谢比值(如DOPAC/DA、5-HIAA/5-HT)评估神经递质周转率。

【行为学改变】
SUC组小鼠在4分钟间隔分析中表现出独特的运动模式改变，总运动距离虽无差异，但时间依赖性运动衰减减缓，提示DA系统调节异常。更关键的是，SUC显著减弱AMP诱导的运动激活效应，这种特征与DA转运体(DAT)功能缺陷模型相似。

【前额叶皮层变化】
SUC和SAC均降低PFC的DA水平，但机制迥异：SUC组DOPAC/DA比值升高显示DA代谢加速，而SAC组5-HT/DA比值异常提示系统平衡破坏。这种差异首次证实热量与非热量甜味剂对执行功能中枢的差异化影响。

【纹状体与海马特异性】
仅在SUC组观察到dSTR的DA周转率增加和HPC的5-HT代谢改变，这两个区域分别调控习惯形成和情绪处理，这可能是SUC诱发冲动行为和情绪障碍的神经基础。

【神经递质交互作用】
通过5-HT/DA比值分析发现，SUC在AMY(杏仁核)引起显著比值升高，而SAC在NAcc(伏隔核)降低该比值，这种区域特异性调控模式为解释两种甜味剂不同的成瘾潜力提供了新视角。

研究结论强调，发育期过量SUC摄入通过改变中脑边缘系统DA和5-HT代谢动力学，产生与SAC截然不同的神经生物学效应。特别值得注意的是，SUC引起的dSTR和HPC代谢改变与物质依赖和情绪障碍的神经病理特征高度吻合。这些发现不仅揭示了高糖饮食潜在的神经发育风险，更重要的是提出了"甜味剂效应具有热量依赖性"的创新理论，为制定针对青少年含糖食品的限制政策提供了科学依据。

作者Won-Hui Choe和Ye-Jin Kim等进一步指出，DA系统在青春期对营养干预异常敏感，SUC可能通过影响腹侧被盖区(VTA)到NAcc的DA投射发育，从而产生长期行为影响。该研究的局限性在于未检测雌性动物和更长期的神经行为后果，这些将成为未来研究的重点方向。